專利名稱：消聲器的消聲單元及使用該消聲單元的消聲器的制作方法
技術領域：
本發明涉及客車柴油發動機的排氣系統，具體涉及兩種消聲器，其中一種為具有較優噪聲消聲性能的寬頻消聲器，另一種為兼具較優噪聲消聲性能和催化轉換性能的集成式SCR催化轉化消聲器。
背景技術：
柴油發動機尾氣后處理技術是在消聲器的腔體內部集成催化劑載體及載體上粘附的催化劑，即選擇性催化還原技術(SCR)，采用這種技術的消聲器為達到國IV及以上排放標準，必須布置大于一定長度的催化劑載體，以便讓尾氣通過載體時能和載體空隙上粘附的催化劑有充分的接觸反應時間，保證尾氣中的有害氣體與催化劑充分反應生成無害氣體，從而使發動機尾氣能滿足國家排放標準。現有的消聲腔內安放的載體及催化劑，占用了消聲腔體內較大的空間，從而影響一定消聲器容積的消聲效果。同時，發動機尾氣通過帶有空隙的載體時增加了發動機的排氣背壓，損失了發動機功率，造成發動機性能的降低和能源浪費。申請號為201020539583.2的中國專利公開了一種SCR催化消聲器，該消聲器的筒體內沿其軸向依次間隔布置有氣流分配板、催化單元和消聲單元，這樣筒體內腔由前往后被依次分割成進氣腔、紊流調節腔和排氣腔，其中，消聲單元位于排氣腔內，由消聲隔板和消聲棉層構成，進氣腔內軸向插裝有進氣管，排氣腔內軸向插裝有排氣管；催化單元的SCR催化劑選擇性地還原和清除廢棄中所含的氮氧化物，達到尾氣凈化的目的，氣流分配板上均勻設置有若干分配孔，這樣有利于尾氣均勻的進入催化單元內，同時降低尾氣氣流速度，增加尾氣在催化單元的滯留時間，提高催化效率。該消聲器通過安裝氣流分配板保證了尾氣與催化劑充分接觸反應，因此可以相應的降低催化單元的長度，進而降低整個消聲器的長度；而且經催化的尾氣進入排氣腔內后，部分尾氣直接經排氣管進氣端口進入排氣管，另有部分尾氣經消聲隔板的孔、消聲棉層和排氣管的側壁孔進入排氣管，消聲棉層采用玻璃纖維材料，夾裝在消聲隔板與筒體后端蓋之間，尾氣穿過消聲棉層而引起玻璃纖維振動，耗散了部分高頻噪聲。但是，由于消聲棉層只能吸收高頻噪聲，無法吸收中、低頻噪聲，因此該消聲器無法削弱各個頻段的尾氣噪聲，仍然存在不足之處。

發明內容
本發明的目的是提供一種能削弱消聲器內的尾氣不同頻段噪聲的消聲單元，同時提供了兩種使用該消聲單元的消聲器，其中一種為集成式催化轉化消聲器，另一種為寬頻消聲器。本發明的集成式催化轉化消聲器采用如下技術方案:一種集成式催化轉化消聲器，包括具有前、后端蓋的筒體，筒體內由前往后依次間隔設置有將筒體內腔分割成進氣腔、紊流調節腔、排氣腔的氣流分配板和催化單元，還包括一端插裝在排氣腔內的、軸線沿前后方向的排氣管，所述排氣腔內還設置有消聲單元，消聲單元包括用于吸收高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板與后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成用于吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔，所述排氣管的側壁上還分布有與所述尾端空氣諧振腔連通的穿孔。所述催化單元包括間隙插裝在筒體內的堇青石材質的載體以及附著在載體蜂窩孔內的催化劑，載體與筒體之間的間隙內插裝有載體固定墊。所述氣流分配板的材料為泡沫鋁。該消聲器還包括一端插裝在所述進氣腔內的、軸線垂直于前后方向的進氣管。本發明的寬頻消聲器采用如下技術方案:一種寬頻消聲器，包括具有后端蓋的筒體，筒體的排氣腔內設置有消聲單元，消聲單元包括用于吸收高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板與后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成用于吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔，所述排氣管的側壁上還分布有與所述尾端空氣諧振腔連通的穿孔。本發明的消聲器的消聲單元采用如下技術方案:一種消聲器的消聲單元，包括用于吸收進入排氣腔內的高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板用于與筒體后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔。采用上述結構的消聲器的消聲單元及使用該消聲單元的消聲器，由于消聲單元除了消聲棉層，還包括限位隔板與筒體后端蓋之間的尾端空氣諧振腔，加上消聲隔板采用泡沫鋁，這樣使得消聲單元具有三種材料密度和聲傳播速度不同的聲阻抗介質，即泡沫鋁、玻璃纖維和空氣，噪聲透過它們的過程形成多級折射和反射，可以很好的削弱各個頻段的尾氣噪聲。其中，泡沫鋁能夠消去部分中低頻噪聲，尾氣通過消聲棉層引起的玻璃纖維振動能耗散部分高頻噪聲，尾氣通過尾端空氣諧振腔產生的諧振能消除特定頻段的中頻噪聲。因此，這種消聲單元及使用該消聲單元的消聲器，可以很好的削弱各個頻段的尾氣噪聲，整體上有很好的吸收效果。進一步的，催化單元的載體與筒體之間的間隙內插裝有載體固定墊，載體固定墊有一定的減震作用，可以進一步降低噪聲的產生。進一步的，氣流分配板也采用泡沫鋁材質，同樣能消去尾氣由進氣腔進入紊流調節腔過程中的部分中低頻噪聲。


圖1為本發明的集成式催化轉化消聲器的外部結構示意 圖2為圖1的剖視 圖3為圖2中的消聲隔板的結構示意圖； 圖4為圖2中的限位隔板的結構示意 圖5為圖2中的催化單元載體的結構示意 圖6為本發明的寬頻消聲器的實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的集成式催化轉化消聲器的實施例:如圖1-5所示，包括筒體3、進氣管4、氣流分配板10、催化單元、消聲單元和排氣管1，筒體3的前后兩端分別封設有前端蓋5和后端蓋2，氣流分配板10和催化單元由前往后依次間隔布置在筒體3內，將筒體內腔依次分割成進氣腔11、紊流調節腔13和排氣腔15。其中，消聲單元設置在排氣腔15的后端部，這樣消聲單元與催化單元之間的排氣腔部分形成了擴張腔；進氣管4的一端沿筒體3徑向插裝在進氣腔11內，在進氣管4的插入進氣腔11的側壁部分上分布有進氣管穿孔12 ;排氣管I的一端沿筒體3軸向穿過消聲單元后插裝在擴張腔內，在排氣管I的插入排氣腔15的側壁部分上分布有與消聲單元所在排氣腔部分連通的排氣管穿孔17。消聲單元包括前后間隔布置的消聲隔板8和限位隔板6以及夾裝在消聲隔板8和限位隔板6之間的消聲棉層7，消聲棉層7采用玻璃纖維材料，限位隔板6與后端蓋2間隔布置，這樣使得限位隔板6與后端蓋2之間的排氣腔部分形成尾端空氣諧振腔16。由于排氣管I徑向穿過消聲單元，消聲隔板8的端面上具有供排氣管I穿過的消聲隔板孔81，消聲棉層7的端面上具有供排氣管I穿過的消聲棉層孔，限位隔板6的端面上具有供排氣管I穿過的限位隔板孔62 ;另外，消聲隔板8采用泡沫鋁材質，在限位隔板6的端面上還開設有通氣孔61，保證尾氣經過消聲棉層7后能順利進入尾端空氣諧振腔16，而排氣管穿孔17分別與消聲棉層7對應的排氣腔部分和尾端空氣諧振腔16連通。柴油發動機排出的尾氣由進氣管4進入，然后依次經過進氣腔11、氣流分配板10、紊流調節腔13、催化單元和排氣腔15，在排氣腔15內，部分尾氣經過消聲單元進入排氣管1，由于消聲單元采用三種材料密度和聲傳播速度不同的聲阻抗介質，即泡沫鋁、玻璃纖維和空氣，尾氣在這三種阻抗相差較大的介質中傳播而產生折反射，從而可以達到削弱尾氣不同頻段噪聲的目的。在該過程中，尾氣穿過消聲隔板8消去部分中低頻噪聲，尾氣穿過消聲棉層7而引起其玻璃纖維振動從而耗散了部分中高頻噪聲，尾氣最終進入尾端空氣諧振腔16并發生諧振并消除特定頻段的中頻噪聲。本實施例中，催化單元包括間隙插裝在筒體3內的載體9以及插裝在載體9與筒體3間隙內的載體固定墊14，載體9采用具有蜂窩孔結構的堇青石，蜂窩孔的內壁上附著有催化劑，尾氣經過載體9時，與催化劑發生反應并還原成無害氣體，與此同時，插裝在載體9與筒體3之間的載體固定墊14具有一定的減震作用，從而降低載體9和筒體3震動產生的噪聲。另外，氣流分配板10也采用泡沫鋁材質，泡沫鋁的空隙能夠降低氣流速度，從而延長尾氣經過載體的時間，使尾氣與催化劑充分接觸，提高催化劑對尾氣的還原轉化率，最終提高催化效果，而且泡沫鋁還能夠消去尾氣通過氣流分配板10時的部分中低頻噪聲。上述實施例具體工作時，柴油發動機排放的尾氣由進氣管4穿孔進入進氣腔11內，在進氣腔11內氣體擴張過程消除了部分低頻噪聲，然后尾氣穿過氣流分配板10進入紊流調節腔13，由于氣流分配板10上布滿空隙且排列方向不一致，因而可以降低尾氣的氣流速度；接著在壓力差的作用下，尾氣通過催化單元，同時氣流速度的降低，充分延長了尾氣與催化劑的反應時間，提高了催化效率；通過催化單元后，尾氣進入排氣腔15內，在排氣腔15的擴張腔內，大部分尾氣由排氣管I的排氣端口直接排出，另有部分尾氣依次經過消聲隔板8、消聲棉層7、限位隔板6進入尾端空氣諧振腔16內，并由排氣管穿孔17進入排氣管I內排出。本發明的寬頻消聲器的實施例:如圖6所示，本實施例與上述實施例的集成式催化轉化消聲器的區別在于:筒體31內不設置催化單元，所述氣流分配板101將筒體內腔分割成進氣腔和排氣腔，消聲單元仍然設置在排氣腔內，消聲單元的結構與上述實施例中的消聲單元的結構一致，其內容在此不再贅述。本發明的消聲器的消聲單元的實施例:如圖2、3、4所示，本實施例的消聲單元的結構與上述兩個實施例中的消聲單元的結構均一致，其內容在此不再贅述。
權利要求
1.一種集成式催化轉化消聲器，包括具有前、后端蓋的筒體，筒體內由前往后依次間隔設置有將筒體內腔分割成進氣腔、紊流調節腔、排氣腔的氣流分配板和催化單元，還包括一端插裝在排氣腔內的、軸線沿前后方向的排氣管，所述排氣腔內還設置有消聲單元，消聲單元包括用于吸收高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，其特征在于:所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板與后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成用于吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔，所述排氣管的側壁上還分布有與所述尾端空氣諧振腔連通的穿孔。
2.根據權利要求1所述的集成式催化轉化消聲器，其特征在于:所述催化單元包括間隙插裝在筒體內的堇青石材質的載體以及附著在載體蜂窩孔內的催化劑，載體與筒體之間的間隙內插裝有載體固定墊。
3.根據權利要求1所述的集成式催化轉化消聲器，其特征在于:所述氣流分配板的材料為泡沫招。
4.根據權利要求1或2或3所述的集成式催化轉化消聲器，其特征在于:該消聲器還包括一端插裝在所述進氣腔內的、軸線垂直于前后方向的進氣管。
5.一種寬頻消聲器，包括具有后端蓋的筒體，筒體的排氣腔內設置有消聲單元，消聲單元包括用于吸收高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，其特征在于:所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板與后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成用于吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔，所述排氣管的側壁上還分布有與所述尾端空氣諧振腔連通的穿孔。
6.一種消聲器的消聲單元，包括用于吸收進入排氣腔內的高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，其特征在于:所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板用于與筒體后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔。
全文摘要
本發明公開了一種消聲器的消聲單元及使用該消聲單元的消聲器，消聲單元包括用于吸收進入排氣腔內的高頻噪聲的消聲棉層以及與消聲棉層前端頂壓配合的消聲隔板，所述消聲隔板的材料為用于吸收部分中低頻噪聲的泡沫鋁，消聲單元還包括與消聲棉層的前端頂壓配合的限位隔板，限位隔板具有供尾氣通過的通氣孔以及供排氣管穿過的插接孔，且限位隔板用于與筒體后端蓋間隔設置使得兩者之間的排氣腔部分形成吸收中頻噪聲的尾端空氣諧振腔。這種消聲單元及使用該消聲單元的消聲器，可以很好的削弱各個頻段的尾氣噪聲，整體上有很好的吸收效果。
文檔編號F01N3/28GK103114888SQ20131004035
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者謝富科, 張博強, 李文法, 婁須寬 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司